Eisen
Definition Eisen
Eisen ist ein chemisches Element mit dem Symbol Fe (abgeleitet vom lateinischen „Ferrum“) und der Ordnungszahl 26 im Periodensystem. Es ist das häufigste Schwermetall in der Erdkruste und einer der wichtigsten Rohstoffe in der Metallverarbeitung.
Eisen wird hauptsächlich aus Eisenerz gewonnen, das in großen Minen in Ländern weltweit abgebaut wird, allen voran China, Japan und Indien. Das reine Eisen ist silberweiß, relativ weich und formbar und durch die Kombination mit anderen Elementen wie Kohlenstoff entstehen Werkstoffe mit verbesserten Eigenschaften, zum Beispiel Stahl. Diese Eigenschaften machen Eisen als Grundelement für Legierungen zum unverzichtbaren Material im Bauwesen, Maschinenbau und in der Automobilindustrie.
Wie wird Eisenerz gewonnen und weiterverarbeitet?
Die Gewinnung von Eisen beginnt mit dem Abbau von Eisenerz, das aus eisenhaltigen Mineralien wie Magnetit oder Hämatit besteht. Der Prozess umfasst folgende Schritte:
- Abbau: Eisenerz wird in Minen gewonnen, entweder im Tagebau oder im Untertagebau.
- Aufbereitung: Das Erz wird zerkleinert und von unerwünschten Bestandteilen getrennt, um den Eisenanteil zu konzentrieren.
- Reduktion im Hochofen: Im Hochofen wird das Eisenerz mit Koks (als Kohlenstoffquelle) und Zuschlagstoffen wie Kalkstein bei hohen Temperaturen geschmolzen. Dabei wird Sauerstoff aus dem Erz entfernt und es entsteht flüssiges Roheisen.
- Weiterverarbeitung: Das Roheisen wird zu Stahl weiterverarbeitet oder zu Gusseisen. Die Legierungselemente und der Kohlenstoffgehalt bestimmen die Eigenschaften des Endmaterials.
Welche Eisenmetalle gibt es und welche Eigenschaften haben diese?
Eisen wird hauptsächlich in zwei Formen verwendet:
- Stahl: Eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff (bis zu 2 % Kohlenstoffanteil). Stahl ist äußerst vielseitig, da seine Eigenschaften durch Wärmebehandlungen und Legierungselemente wie Chrom, Nickel oder Mangan angepasst werden können. Es ist fest, elastisch und kann sowohl rostbeständig als auch hochfest sein. Stahl wird in der Bauindustrie, im Maschinenbau und in der Automobilindustrie eingesetzt.
- Gusseisen: Mit einem höheren Kohlenstoffanteil (über 2 %) ist Gusseisen härter, aber spröder als Stahl. Es zeichnet sich durch gute Druckfestigkeit und Hitzebeständigkeit aus und wird für Bauteile wie Motorblöcke, Rohre oder Maschinengestelle verwendet.
Zusätzlich gibt es spezielle Eisenlegierungen wie ferritische Eisenlegierungen, die magnetische Eigenschaften besitzen, oder duktiles Gusseisen, das durch seine erhöhte Zähigkeit hervorsticht.
